作者:温才妃 杨舒婷 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/10 16:34:39
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新系统实现360°高精密全自由金属修复

团队成员深夜测试设备 苏州大学供图

苏州大学光电科学与工程学院、机电工程学院硕士博士科研团队联合研发出“高精密全角度金属再制造激光熔覆系统”。该系统将软硬件相结合,实现了物理原理层面、工艺水平层面等领域的技术突破,使大型高精零件修复成为可能。

据介绍,目前大型高精零件修复普遍受到加工修复设备精度、角度和自动化水平等方面的限制。传统修复手段如人工喷涂虽然灵活但精度水平过低,传统激光熔覆加工由于角度受限导致灵活度不够无法完整修复,而整体修复技术则呈现出自动化程度低、人工时间资本投入高等缺点。

针对这些短板,苏州大学该科研团队不断攻坚克难,先是在设备硬件结构层次上完成创新,改变了光粉耦合方式,研制出环形光斑光内送粉熔覆喷头,并在此基础上自研完成核心控制工艺技术软件,最终实现了大型高精零件高精密、360°无死角、全自动加工修复。

“研究中我们发现选择光内送粉机械结构设计,不仅改变了激光光场的能量分布,而且大大提高了设备出粉的集束性,将粉末利用率提升至90%,其技术成果已进入国内激光再制造行业第一梯队,为全角度加工提供了可能。与此同时,团队结合视觉AI控制系统,利用拓扑统计工艺技术原理,实现了完整修复加工。”科研团队负责人、苏州大学光电科学与工程学院检测技术与自动化装置专业研究生孙业旺说,本系统解决了修复技术在精度角度技术上的瓶颈,实现了全程自动化操作,大幅度降低了人工成本。

据悉,该团队研究成果关键技术部分获得授权专利1项,受理专利6项,受理软件著作权2项。团队已于2021年与沙钢集团、麦格纳技术与模具系统公司等诸多国际500强企业展开深入合作,试用报告也显示该系统对大型高精零件提供的修复服务切实可行。该系统在轧辊零件、模具零件、内壁类零件修复中均能实现应用,在汽轮机转子、轧辊、高速转轴、汽车模具等修复中也有优异表现,直接修复后表面粗糙度Ra≤1,远远优越于国内传统技术,满足市场技术需求,切实为企业节约经济成本超500万元。值得一提的是,后期该系统相关软硬件技术将进一步升级,有望推出更具针对性的解决方案。

“实践证明,我们的技术能够在航空航天、军工装备、模具行业等领域进行广泛应用。且随着技术的后期积累突破,有机会完全解决大型高精零件修复难的技术问题,不仅能为重工业企业节省大量成本,还能为社会节约资源。”团队成员、苏州大学光电科学与工程学院检测技术专业硕士生卞潇谦说。

 
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